(57)【要約】      （修正有）【課題】黒側、白側の信号成分の再現性を効果的に行える映像補正装置を提供する。【解決手段】映像補正装置は、入力輝度信号Yinを補正制御処理部において得られた補正データdc_inと加算することで補正データY_datを生成する加算器10と、入力輝度信号Yinを入力して、ＡＰＬ補正処理特性図の入力信号レベルに対して傾きの開始点を設定し、輝度信号が高い白側の傾きのゲインより信号Y_siroを生成する白側処理部11と、入力輝度信号Yinを入力して、ＡＰＬ補正処理特性図の入力信号レベルに対して傾きの開始点を設定し、輝度信号が低い黒側の傾きのゲインより信号Y_kuroを生成する黒側処理部12と、補正データY_datと信号Y_siroの最小値と、信号Y_kuroの最大値とを選択して出力信号を出すセレクタ13とを備えたＡＰＬ補正処理部とを備えている。【選択図】図１
2006311102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号の特徴量として、輝度信号のレベル分布であるヒストグラム、平均値（ＡＰＬ）、最大値、最小値を検出する第１の映像特徴検出部と、
前記第１の映像特徴検出部で検出された特徴量に基づき、前記入力映像信号の階調特性を補正するデータを生成する利得制御処理部と、
前記入力映像信号に対して、前記利得制御処理部の生成した階調特性を補正するデータに基づき階調特性を調整し第１の補正済み映像信号を出力する第１の階調可変利得処理部と、
前記第１の階調可変利得処理部の出力する第１の補正済み映像信号に対してその特徴量として、輝度信号のレベル分布であるヒストグラム、平均値（ＡＰＬ）、最大値、最小値を検出する第２の映像特徴検出部と、
前記第１の映像特徴検出部により検出された入力映像信号の特徴量と前記第２の映像特徴検出部により検出された第１の補正済み映像信号の特徴量とに基づいて制御データを生成する補正制御処理部と、
前記第１の補正済み映像信号に対して、前記補正制御処理部の出力する制御データによりＡＰＬ補正処理を行うＡＰＬ補正処理部と、
前記ＡＰＬ補正処理部によるＡＰＬ補正処理済みの映像信号に対して、前記補正制御処理部の生成した制御データに基づいて補正し、最終補正済み映像信号を出力する第２の階調可変利得処理部とを備え、
前記ＡＰＬ補正処理部は、
前記第１の補正済み映像信号に対して、前記補正制御処理部において得られた補正データを加算することで補正データを生成する加算器と、
前記第１の補正済み映像信号に対して予め設定されている一定の利得に対して、当該映像信号のレベルが所定値を超えた時に当該利得をかけることによって白飛びを起こさない利得に制限し、当該利得を前記第１の補正済み映像信号にかける白側処理部と、
前記第１の補正済み映像信号に対して予め設定されている一定の利得に対して、当該映像信号のレベルが所定値を下回った時に当該利得をかけることによって黒つぶれを起こさない利得にかさ上げし、当該利得を前記第１の補正済み映像信号にかける黒側処理部と、
前記加算器において生成された補正データと前記白側処理部において生成した信号の最小値を選択し、前記加算器において生成された補正データと前記黒側処理部において生成した信号の最大値を選択し、前記ＡＰＬ補正処理済みの映像信号として出力するセレクタとを有することを特徴とする映像補正装置。
【請求項２】
前記ＡＰＬ補正処理部は、前記第１の映像特徴検出部で得たヒストグラムを参照し、入力輝度信号レベルの高いヒストグラム分布が多い場合に白側の傾きを任意に制御する白側処理部と、前記第１の映像特徴検出部で得たヒストグラムを参照し、入力輝度信号レベルの低いヒストグラム分布が多い場合に黒側の傾きを任意に制御する黒側制御部とを有することを特徴とする請求項１に記載の映像補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来の映像補正装置の構成を示すブロック図である。図４において、２１は第１の映像特徴検出部、２２は利得制御処理部、２３は第１の階調可変利得処理部、２４は第２の映像特徴検出部、２５は補正制御処理部、２６はＡＰＬ補正制御処理部、２７は第２の階調可変利得処理部を示している。このような従来の映像補正装置の制御方式でよく行われる処理として、映像のレベル補正（一般にガンマ補正）処理の説明を以下に述べる。
【０００３】
第１の映像特徴検出部２１では、入力画像の輝度信号Ｙｉｎのレベル分布（ヒストグラム）、平均値（略称ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）、また映像の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）を検出する。これに基づいて映像表示装置（ディスプレイ）に表示した際に、見やすい階調特性に映像信号を制御する。ヒストグラム、ＡＰＬ、ＭＩＮ、ＭＡＸなどの映像の特徴は、利得制御処理部２２で輝度信号Ｙｉｎの階調特性を補正するデータに加工され、第１の階調可変利得処理部２３にてレベルに応じた利得が輝度信号Ｙｉｎに与えられ、所望の階調特性の出力信号Ｙｏｕｔ１が得られる。以上が第１ステップである。
【０００４】
第２の映像特徴検出部２４は第１の階調可変利得処理部２３の出力信号Ｙｏｕｔ１の映像の特徴を検出し、補正制御処理部２５は第１の映像特徴検出部２１により検出された入力映像信号Ｙｉｎの特徴と、第２の映像特徴検出部２４により検出された信号Ｙｏｕｔ１の映像の特徴に基づいて第２の階調可変利得処理部２７の制御データを生成する。第２の階調可変利得処理部２７は補正制御処理部２５からの制御データに基づいて、ＡＰＬ補正処理部２６でＡＰＬ補正された信号Ｙｏｕｔ１をさらに補正して最終的に輝度信号出力Ｙｏｕｔ２を出力する。以上が第２ステップである。
【０００５】
第１ステップにおいて、画像のヒストグラムなどを検出し、その結果導き出された可変利得で制御された階調可変利得処理の特性の一つを図５に示す。図５において、破線Ａで示すゲイン＝１の特性は信号スルーに該当し、これに対して実線Ｂは中間階調が沈むように制御される特性を示す。この場合、振幅レベルの中心部が暗く沈む現象となり、映像信号に対してヒストグラム、ＡＰＬ、ＭＩＮ、ＭＡＸを検出する第１の映像特徴検出部２１と第２の映像特徴検出部２４とのＡＰＬの差はマイナス側に変動する。
【０００６】
この回路は、上述した映像の特徴を検出する第１、第２の映像特徴検出部２１、２４を第１の階調可変利得処理部２３の前後に持つことで、第１の階調可変利得処理部２３の処理結果の評価（比較）が可能となる。前述したＡＰＬの変動は、補正制御処理部２５で評価（比較）され、ＡＰＬ補正処理部２６にて補正される。補正内容は画像をディスプレイで表示して、主観評価に基づいて最適化が図れるが、例えばＡＰＬ変動が無い方向に補正するのであれば、ＡＰＬの差を「０」にするようにＡＰＬ補正処理部２６で補正する。この補正内容の特性を図６に示す。制御された信号Ｃ１，Ｃ２がゲイン＝１の特性Ｃ０に平行となる。また、プラス・マイナス一方向に振る場合、ＡＰＬの差分値の大きさを加味して補正スケールを決めることも可能である。
【０００７】
しかしながら、このような従来の技術ではＡＰＬ補正処理部２６において単純に入力信号をオフセットしてしまうので、その結果、映像信号はダイナミックレンジに張り付いてしまい、信号成分の黒つぶれ、白つぶれを招いてしまう問題点があった。
【特許文献１】特開２００４−２４２２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、黒側、白側の信号成分の再現を効果的に行うことが可能な映像補正装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の映像補正装置は、入力映像信号の特徴量として、輝度信号のレベル分布であるヒストグラム、平均値（ＡＰＬ）、最大値、最小値を検出する第１の映像特徴検出部と、前記第１の映像特徴検出部で検出された特徴量に基づき、前記入力映像信号の階調特性を補正するデータを生成する利得制御処理部と、前記入力映像信号に対して、前記利得制御処理部の生成した階調特性を補正するデータに基づき階調特性を調整し第１の補正済み映像信号を出力する第１の階調可変利得処理部と、前記第１の階調可変利得処理部の出力する第１の補正済み映像信号に対してその特徴量として、輝度信号のレベル分布であるヒストグラム、平均値（ＡＰＬ）、最大値、最小値を検出する第２の映像特徴検出部と、前記第１の映像特徴検出部により検出された入力映像信号の特徴量と前記第２の映像特徴検出部により検出された第１の補正済み映像信号の特徴量とに基づいて制御データを生成する補正制御処理部と、前記第１の補正済み映像信号に対して、前記補正制御処理部の出力する制御データによりＡＰＬ補正処理を行うＡＰＬ補正処理部と、前記ＡＰＬ補正処理部によるＡＰＬ補正処理済みの映像信号に対して、前記補正制御処理部の生成した制御データに基づいて補正し、最終補正済み映像信号を出力する第２の階調可変利得処理部とを備え、かつ、前記ＡＰＬ補正処理部が、前記第１の補正済み映像信号に対して、前記補正制御処理部において得られた補正データを加算することで補正データを生成する加算器と、前記第１の補正済み映像信号に対して予め設定されている一定の利得に対して、当該映像信号のレベルが所定値を超えた時に当該利得をかけることによって白飛びを起こさない利得に制限し、当該利得を前記第１の補正済み映像信号にかける白側処理部と、前記第１の補正済み映像信号に対して予め設定されている一定の利得に対して、当該映像信号のレベルが所定値を下回った時に当該利得をかけることによって黒つぶれを起こさない利得にかさ上げし、当該利得を前記第１の補正済み映像信号にかける黒側処理部と、前記加算器において生成された補正データと前記白側処理部において生成した信号の最小値を選択し、前記加算器において生成された補正データと前記黒側処理部において生成した信号の最大値を選択し、前記ＡＰＬ補正処理済みの映像信号として出力するセレクタとを有するものとしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の映像補正装置において、前記ＡＰＬ補正処理部は、前記第１の映像特徴検出部で得たヒストグラムを参照し、入力輝度信号レベルの高いヒストグラム分布が多い場合に白側の傾きを任意に制御する白側処理部と、前記第１の映像特徴検出部で得たヒストグラムを参照し、入力輝度信号レベルの低いヒストグラム分布が多い場合に黒側の傾きを任意に制御する黒側制御部とを有するものとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、映像信号の入力信号レベルに応じ、利得を適切に可変設定することで、信号成分の黒つぶれ、白飛びを低減でき、黒側、白側の信号成分の再現性を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１３】
（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態の映像補正装置におけるＡＰＬ補正処理部２６の構成を示すブロック図である。本実施の形態の映像補正装置そのものの構成は従来例と同様に図４に示す構成であり、そのうち、ＡＰＬ補正処理部２６が図１の構成をとることを特徴としている。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の映像補正装置におけるＡＰＬ補正処理部２６は、加算器１０、白側処理部１１、黒側処理部１２、セレクタ１３とから構成されている。加算器１０は入力輝度信号Ｙｉｎ（図４における第１の補正後の輝度信号Ｙｏｕｔ１と同じ）と図４の補正制御処理部２５において得られた補正データｄｃ＿ｉｎとを加算することで補正データＹ＿ｄａｔを得る。第１の階調可変利得処理部２３において行われた処理により、映像信号のＡＰＬが上昇または低減してしまうことがある。その問題に対応するために第１、第２の映像特徴検出部２１、２４から得られるＡＰＬ成分の変動を分析し、抑圧する方向で補正データｄｃ＿ｉｎによって補正をかけている。
【００１５】
白側処理部１１と黒側処理部１２は入力輝度信号Ｙｉｎに任意の傾きを持った信号を生成する。白側処理部１１で得られた信号をＹ＿ｓｉｒｏ、黒側処理部１２で得られた信号をＹ＿ｋｕｒｏとする。セレクタ１３は、入力輝度信号の補正データＹ＿ｄａｔと白側処理部１１で得られた信号Ｙ＿ｓｉｒｏ、黒側処理部１２で得られた信号Ｙ＿ｋｕｒｏを選択し、輝度信号出力Ｙｏｕｔとして出力する。
【００１６】
図２は、図１でのＡＰＬ補正処理部２６の入出力特性を表す図である。図２に示すように白側処理部１１では、入力信号レベルに対して傾きの開始点ｕｐ＿ｓｔｐを設定する。この点より傾きのゲインをｕｐ＿ｋとして任意の直線Ｙ＿ｓｉｒｏを得る。同様に黒側処理部１２では、入力信号レベルに対して傾きの開始点ｄｃ＿ｂｌｅｖを設定する。この点より傾きのゲインをｌｏ−ｋとして任意の直線Ｙ＿ｋｕｒｏを得る。そしてセレクタ１３において、入力輝度信号の補正データＹ＿ｄａｔと白側処理部１１で得られた信号Ｙ＿ｓｉｒｏの最小値を選択し（数１式）、
Ｙｏｕｔ＝ｍｉｎ（Ｙ＿ｓｉｒｏ，Ｙ＿ｄａｔ）      （数１）
入力輝度信号の補正データＹ＿ｄａｔと黒側処理部１２で得られた信号Ｙ＿ｋｕｒｏの最大値を選択する（数２式）。
【００１７】
Ｙｏｕｔ＝ｍａｘ（Ｙ＿ｋｕｒｏ，Ｙ＿ｄａｔ）      （数２）
こうしてＡＰＬ補正処理部２６で補正した輝度信号出力Ｙｏｕｔを得る。
【００１８】
また、入力輝度信号の補正データＹ＿ｄａｔが入力映像信号Ｙｉｎに対してプラスに振れた時には白側処理部１１での処理のみを、マイナスに振れた時には黒側処理部１２での処理のみを行うように限定した使用をすることもできる。
【００１９】
補正処理制御部２５によって得られたｄｃ＿ｉｎの値が大きくて補正データＹ＿ｄａｔの値がマイナスにオフセットされた場合には映像は黒つぶれがおきている。この時、数２式で示すように黒側の処理を行うことで黒つぶれを抑制することができる。また補正データＹ＿ｄａｔの値がプラスにオフセットされた場合には映像は全体的に白茶けた感じになる。この時、数１式で示すように白側の処理を行うことで白側の再現性を高めることができる。
【００２０】
以上のように、本実施の形態の映像補正装置によれば、ＡＰＬ補正処理部２６が第１、第２の映像特徴検出部２１、２４の検出値を基に上述した補正制御処理を行うことで、起こりうる映像のコントラスト感の低減を階調つぶれなく改善できる。
【００２１】
（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態の映像補正装置について説明する。第２の実施の形態は、その全体構成は図４に示した従来例と同様の構成であり、またＡＰＬ補正処理部２６の内部構成は図１に示した第１の実施の形態と同様であるが、このＡＰＬ補正処理部２６が、第１の映像特徴検出部２１で検出したヒストグラムによって適応的に第１の実施の形態と同様の制御を行うことを特徴とする。
【００２２】
本実施の形態では、ＡＰＬ補正処理部２６は次のように動作する。図４に示す第１の映像特徴検出部２１において検出したヒストグラムによって、第１の階調可変利得処理部２３が階調可変利得処理を行う。この処理により映像が浮き上がって見え、白茶けたように見えることがある。そこで本実施の形態では、検出したヒストグラム情報をＡＰＬ補正処理部２６に与え、入力輝度信号レベルの高いヒストグラム分布が多い場合には、図１の白側処理部１１とおいて白側の傾きを制御して傾きを寝かせるような直線を作る。そうすることで、白側の階調の再現性を高めることができる。同様に入力輝度信号レベルの低いヒストグラム分布が多い場合には、図１の黒側処理部１２において黒側の傾きを制御して傾きを寝かせるような直線を作ることで、黒側の階調の再現性を高めることができ、黒浮きを抑えることができる。
【００２３】
以上のように第２の実施の形態によれば、映像信号の特徴に連動して傾きを制御することでコントラスト感の高い映像信号が得られる。
【００２４】
（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態の映像補正装置について説明する。第３の実施の形態は、その全体構成は図４に示した従来例と同様の構成であり、またＡＰＬ補正処理部２６の内部構成は図１に示した第１の実施の形態と同様であるが、このＡＰＬ補正処理部２６が、第１の映像特徴検出部２１で検出したＭＩＮ、ＭＡＸによって適応的に第１の実施の形態と同様の制御を行うことを特徴とする。
【００２５】
本実施の形態では、ＡＰＬ補正処理部２６は次のように動作する。図４に示す第２の映像特徴検出部２４で検出された映像輝度信号の最小値ＭＩＮ、最大値ＭＡＸをＡＰＬ補正処理部２６に与え、図３に示すように入力輝度信号Ｙｉｎ（図４における第１の補正後の輝度信号Ｙｏｕｔ１と同じ）に対する補正データＹ＿ｄａｔの値がＭＡＸよりも小さい時に、ＡＰＬ補正処理の出力値をＭＡＸがダイナミックレンジの最大値または所望する値になるよう白側処理部１１において直線Ｙ＿ｓｉｒｏを生成する。また、入力輝度信号Ｙ＿ｉｎの補正データＹ＿ｄａｔの値がＭＩＮよりも大きい時に、ＡＰＬ補正処理の出力値をＭＩＮがゼロまたは所望する値になるよう黒側処理部１２において直線Ｙ＿ｋｕｒｏを生成する。
【００２６】
本実施の形態では、ＡＰＬ補正処理部２６が上述のように、入力輝度信号Ｙｉｎに対する補正データＹ＿ｄａｔの値がＭＡＸよりも小さい時に、ＡＰＬ補正処理の出力値をＭＡＸがダイナミックレンジの最大値または所望する値になるよう白側処理部１１において直線Ｙ＿ｓｉｒｏを生成することで、白側の階調の再現性を高める。また、補正データＹ＿ｄａｔの値がＭＡＸよりも大きく、白側にもう少し階調を望む時には白側の制御を行うことで、所望する階調を得ることができる。同様に、入力輝度信号Ｙ＿ｉｎの補正データＹ＿ｄａｔの値がＭＩＮよりも大きい時に、ＡＰＬ補正処理の出力値をＭＩＮがゼロまたは所望する値になるよう黒側処理部１２において直線Ｙ＿ｋｕｒｏを生成することで、黒側の階調の再現性を高めることができる。また、補正データＹ＿ｄａｔの値がＭＩＮよりも小さく、黒側にもう少し階調を望む時には黒側の制御を行うことで、所望する階調を得ることができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、映像信号の特徴に連動して傾きを制御することでコントラスト感の高い映像信号を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の映像補正装置におけるＡＰＬ補正処理部の構成を示すブロック図。
【図２】上記第１の実施の形態におけるＡＰＬ補正処理部の特性を示すグラフ。
【図３】本発明の第３の実施の形態の映像補正装置におけるＡＰＬ補正処理部の特性を示すグラフ。
【図４】一般的な映像補正装置の構成を示すブロック図。
【図５】一般的な映像補正装置における階調可変利得処理部の特性を示すグラフ。
【図６】従来のＡＰＬ補正処理部の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２９】
１０  加算器
１１  白側処理部
１２  黒側処理部
１３  セレクタ
２１  第１の映像特徴検出部
２２  利得制御処理部
２３  第１の階調可変利得処理部
２４  第２の映像特徴検出部
２５  補正制御部
２６  ＡＰＬ補正処理部
２７  第２の階調可変利得処理部
【図１】
2006311102.tif 000003
【図２】
2006311102.tif 000004
【図３】
2006311102.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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